[發明專利]基于頻率選擇表面的太赫茲寬帶帶通濾波器

在審

• 申請號: 201810326408.6
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108428977A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 亓麗梅;武明靜;陳智嬌;姚遠;俞俊生
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 陳宙

本發明公開了一種基于頻率選擇表面的太赫茲寬帶帶通濾波器，包括：頻率選擇表面層，頻率選擇表面層為單層結構；頻率選擇表面層的外表面為金屬材料；在頻率選擇表面層上設置有多個通孔，多個通孔在頻率選擇表面層上等間隔排列，形成周期性通孔陣列，通過太赫茲波與周期性通孔陣列之間發生的耦合作用對此太赫茲波進行選頻。本發明的太赫茲寬帶帶通濾波器，具有孔狀結構的單層頻率選擇表面結構，帶內通過率高，結構簡單，加工難度大大降低；對x和y偏振光具有相同的帶通濾波特性，即具有極化不敏感特性；由于周期單元的尺寸和厚度都較大，可采用激光打孔等技術完成，加工速度快。

技術領域

本發明涉及太赫茲濾波器技術領域，尤其涉及一種基于頻率選擇表面的太赫茲寬帶帶通濾波器。

背景技術

太赫茲(THz)波通常是指頻率在0.3～3THz(或波長在0.1～1mm)的電磁波。太赫茲波在物理、化學和生命科學等基礎研究學科以及醫學成像、安全檢查、產品檢測、空間通信和武器制導等應用學科都具有重要的研究價值和應用前景。常規材料很難在太赫茲波段發生電磁響應，特別是磁響應，太赫茲波段范圍內的科學研究和技術應用上的空白點很多。人工電磁材料可以突破自然界已有材料的介電常數和磁導率變化自由度的限制，在調控太赫茲波方面展現出巨大的應用潛力。人工電磁材料又叫超材料、左手材料，是指電磁參數(介電常數和磁導率)可人為控制的一類人工復合周期結構。頻率選擇表面(FSS-FrequencySelective Surface)是一種二維周期陣列結構，它與電磁波相互作用時通常表現出帶通或帶阻的濾波特性，從而廣泛應用于雷達罩的RCS縮減、空間濾波器、極化器和吸波材料等領域。

基于頻率選擇表面的太赫茲濾波器由于具有小型化、頻率選擇性好、低插損、寄生通帶更遠等優點，受到了越來越多人的關注和研究。FSS一般是由金屬貼片或金屬屏的縫隙單元二維周期性排列所形成，可以在兩側或單側加載介質，它最本質的特征就是能夠對不同頻率、入射角及極化狀態下的電磁波呈現濾波特性。單層結構的頻率選擇表面濾波器比較容易實現濾波性能，但帶通或帶阻對應的頻帶范圍往往非常窄。采用多層金屬孔結構的FSS 級聯可實現平頂和陡截止的帶通濾波器特性，但是這種結構在調節層間距離方面存在較大難度，在加工上存在較大困難：一方面，多層頻率選擇表面金屬結構的圖形相同，加工時需要對齊，若介質不透明，很難使兩層金屬結構完全對準，影響濾波器性能；另一方面，由于太赫茲波段要求介質的厚度較薄，通常為幾百微米甚至更小，因此在介質雙面做頻率選擇表面結構圖形時很容易造成介質的破碎。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的一個技術問題是提供一種基于頻率選擇表面的太赫茲寬帶帶通濾波器。

根據本發明的一個方面，提供一種基于頻率選擇表面的太赫茲寬帶帶通濾波器，包括：頻率選擇表面層，所述頻率選擇表面層為單層結構；所述頻率選擇表面層的外表面為金屬材料；在所述頻率選擇表面層上設置有多個通孔，所述多個通孔在所述頻率選擇表面層上等間隔排列，形成周期性通孔陣列；其中，通過太赫茲波與所述周期性通孔陣列之間發生的耦合作用對此太赫茲波進行選頻。

可選地，在金屬材料的基片上通過激光或光刻技術形成所述周期性通孔陣列。

可選地，所述頻率選擇表面層的材料包括：銅、鋁、金、銀；所述頻率選擇表面層的厚度為50μm-5000μm；頻率選擇表面層周期為100-2000μm。

可選地，在介質基片上通過激光或光刻技術形成所述周期性通孔陣列，在所述介質基片的表面以及形成所述周期性通孔陣列的通孔表面鍍有金屬材料薄膜。

可選地，所述金屬材料薄膜的材料包括：銅、鋁、金、銀；所述金屬材料薄膜的厚度大于或等于200nm。

可選地，所述介質基片的介質材料包括：硅、氧化硅、石英；所述介質基片的厚度為150-5000μm。